ES3065982T3 - Battery diagnosis method and battery system adopting same - Google Patents

Battery diagnosis method and battery system adopting same

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ES3065982T3 ES22887422T ES22887422T ES3065982T3 ES 3065982 T3 ES3065982 T3 ES 3065982T3 ES 22887422 T ES22887422 T ES 22887422T ES 22887422 T ES22887422 T ES 22887422T ES 3065982 T3 ES3065982 T3 ES 3065982T3
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Sung Ju Hong
Geon Choi
Dong Hyun Kim
Hyo Seong An
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un método de diagnóstico de baterías comprende los pasos en los que un sistema de gestión de baterías (BMS): calcula una pluralidad de resistencias internas de, respectivamente, una pluralidad de celdas de batería conectadas en paralelo, siendo las resistencias internas calculadas en base a una pluralidad de voltajes de celda y una pluralidad de corrientes de celda de, respectivamente, la pluralidad de celdas; deriva un valor representativo global para la pluralidad de resistencias internas en base a la pluralidad de resistencias internas; calcula un factor de idealidad multiparalelo en base a un número de conexiones en paralelo que es el número de la pluralidad de celdas de batería conectadas en paralelo; calcula la dispersión de las resistencias internas en base a la pluralidad de resistencias internas y el valor representativo global de las resistencias internas; calcula un valor umbral límite superior de un rango normal en base al valor representativo global de las resistencias internas, el factor de idealidad multiparalelo y la dispersión de las resistencias internas; y deriva el rango normal en base al valor umbral superior y diagnostica el estado de un paquete de baterías de acuerdo con el rango normal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Método de diagnóstico de baterías y sistema de baterías que aplica el mismo
[0003] [Sector de la técnica]
[0004] Esta solicitud reivindica la prioridad y el beneficio de la solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0145891 presentada en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea el 28 de octubre de 2021.
[0005] La presente invención se refiere a un método de diagnóstico de baterías y a un sistema de baterías que aplica el método de diagnóstico de baterías.
[0006] [Antecedentes de la invención]
[0007] Un paquete de baterías puede incluir una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie y/o en paralelo. A medida que aumenta el número de la pluralidad de celdas de batería que constituyen el paquete de baterías, aumenta la probabilidad de que se produzcan situaciones anómalas en la pluralidad de celdas de batería. Las situaciones anómalas que pueden producirse en la pluralidad de celdas de batería pueden incluir un defecto en el propio paquete de baterías, una desconexión entre la pluralidad de celdas de batería conectadas en paralelo, una concentración de corriente entre la pluralidad de celdas de batería o una diferencia de conexión física entre otros componentes del paquete de baterías y la pluralidad de celdas de batería, una diferencia en un grado de degeneración debido a la acumulación de desequilibrio térmico según las posiciones de la pluralidad de celdas de batería, etc.
[0008] Cuando la pluralidad de celdas de batería están conectadas en paralelo, puede haber una limitación en el uso de un método de diagnóstico de anomalías en una condición en la que la pluralidad de celdas de batería están conectadas en serie.
[0009] Los documentos US2021/325477 A1, EP3429053 A1 y US2011/301891 A1 se refieren cada uno a sistemas para diagnosticar el estado de las baterías conectadas en paralelo.
[0010] [Explicación de la invención]
[0011] [Problema técnico]
[0012] La presente invención se ha realizado en un esfuerzo por proporcionar un método de diagnóstico de baterías de gran precisión mediante el cual un paquete de baterías en el que una pluralidad de celdas de batería están conectadas en multiparalelo pueda detectar anomalías de la pluralidad de celdas de batería basándose en un valor de resistencia interna de corriente continua (DCIR, por sus siglas en inglés) de cada una de la pluralidad de celdas de batería.
[0013] [Solución técnica]
[0014] De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un método de diagnóstico de baterías de acuerdo con la reivindicación 1.
[0015] La derivación del valor representativo total de la pluralidad de DCIR incluye derivar, mediante el BMS, un valor mediano de la pluralidad de DCIR como valor representativo total.
[0016] La derivación del valor representativo objetivo de la pluralidad de DCIR de la pluralidad de primeras celdas de batería incluye derivar, mediante el BMS, un valor promedio de la pluralidad de DCIR de la pluralidad de primeras celdas de batería como valor representativo objetivo.
[0017] De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de batería de acuerdo con la reivindicación 4.
[0018] El BMS incluye una unidad de cálculo de la resistencia configurada para calcular la pluralidad de DCIR basándose en la pluralidad de tensiones de celda y la pluralidad de corrientes de celda, una unidad de derivación del valor representativo total configurada para derivar el valor representativo total de la pluralidad de DCIR basándose en la pluralidad de DCIR, una unidad de cálculo del factor de idealidad multiparalelo configurada para calcular el factor de idealidad multiparalelo basándose en el número de conexiones paralelas, una unidad de cálculo de la dispersión configurada para calcular la dispersión de la pluralidad de DCIR basándose en la pluralidad de DCIR y el valor representativo total de la pluralidad de DCIR, un valor umbral de límite superior del intervalo normal basado en el valor representativo total de la pluralidad de DCIR, el factor de idealidad multiparalelo, y la dispersión de la pluralidad de DCIR, y una unidad de diagnóstico configurada para derivar el intervalo normal basándose en el valor umbral de límite superior, y diagnosticar el estado del paquete de baterías de acuerdo con el intervalo normal.
[0019] La unidad de derivación del valor representativo total deriva un valor mediano de la pluralidad de DCIR como valor representativo total.
[0020] La unidad de establecimiento del límite superior deriva un valor promedio de la pluralidad de DCIR de la pluralidad de primeras celdas de batería como valor representativo objetivo.
[0021] [Efectos ventajosos]
[0022] Un paquete de baterías en el que una pluralidad de celdas de batería están conectadas en multiparalelo puede detectar anomalías de la pluralidad de celdas de batería basándose en un valor de DCIR de cada una de la pluralidad de celdas de batería, permitiendo de este modo un diagnóstico de batería de gran precisión.
[0023] [Breve descripción de los dibujos]
[0024] La FIG.1 es un diagrama que ilustra un sistema de baterías de acuerdo con una realización.
[0025] La FIG.2 es un diagrama de bloques que ilustra esquemáticamente una relación de conexión de una configuración detallada de un sistema de gestión de baterías.
[0026] La FIG.3 es un diagrama de flujo que ilustra un método de diagnóstico de baterías de acuerdo con una realización. La FIG. 4 es un diagrama de forma de onda que ilustra los cambios en una tensión de celda y una corriente de celda de batería que fluyen a través de una celda de batería de acuerdo con la carga de un paquete de baterías. La FIG. 5 es un diagrama de forma de onda que ilustra los cambios en una tensión de celda y una corriente de celda de batería que fluyen a través de una celda de batería de acuerdo con la descarga de un paquete de baterías. La FIG.6 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un resultado de simulación relativo a la capacidad de detección de anomalías al usar un factor de idealidad multiparalelo que tiene en cuenta la dispersión de acuerdo con una realización.
[0027] La FIG.7 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un resultado de simulación relativo a la capacidad de detección de anomalías de acuerdo con un método que no considera la dispersión como ejemplo comparativo.
[0028] [Realización preferente de la invención]
[0029] En una configuración que controle otra configuración en virtud de una condición de control específica de entre unas configuraciones según una realización puede instalarse un programa implementado como un conjunto de instrucciones que encarnan un algoritmo de control necesario para controlar otra configuración. La configuración de control puede procesar datos de entrada y datos almacenados según el programa instalado para generar datos de salida. La configuración de control puede incluir una memoria no volátil para almacenar un programa y una memoria para almacenar datos.
[0030] A continuación en el presente documento, un método para diagnosticar una batería teniendo en cuenta un factor de idealidad multiparalelo y una dispersión y un sistema de baterías que aplica el método de acuerdo con una realización se describirán con referencia a los dibujos. El método de diagnóstico de una batería teniendo en cuenta un factor de idealidad multiparalelo y una dispersión puede implementarse como software instalado en un sistema de gestión de baterías o un programa que incluya una combinación de software. El programa correspondiente puede almacenarse en un medio de almacenamiento del sistema de gestión de baterías. El medio de almacenamiento puede implementarse como varios tipos de memoria, tales como memoria de acceso aleatorio de alta velocidad, dispositivo de memoria flash, memoria no volátil, tal como otros dispositivos de memoria no volátil de estado sólido, etc.
[0031] La FIG.1 es un diagrama que ilustra un sistema de baterías de acuerdo con una realización.
[0032] Un sistema 1 de baterías incluye un paquete 10 de baterías, un sistema 20 de gestión de baterías, y relés 30 y 31. A continuación en el presente documento, el sistema 20 de gestión de baterías se denomina BMS. La FIG. 1 muestra que el número del paquete 10 de baterías es uno, pero la invención no se limita a ello, y el sistema 1 de baterías puede incluir dos o más paquetes de baterías.
[0033] Un dispositivo externo 2 puede incluir una carga tal como un inversor y un conversor y un dispositivo de carga. Cuando el dispositivo externo 2 es un cargador, ambos extremos del sistema 1 de baterías pueden conectarse al cargador, recibir potencia del cargador y cargarse. Cuando el dispositivo externo 2 es una carga, ambos extremos del sistema 1 de baterías pueden conectarse a la carga para que la potencia suministrada por el paquete 10 de baterías pueda descargarse a través de la carga.
[0034] El paquete 10 de baterías incluye una pluralidad de celdas 11 a 14 de batería y una pluralidad de sensores 21 a 24 de corriente. La pluralidad de celdas 11 a 14 de batería están conectadas en paralelo entre sí. Cada uno (por ejemplo, 21) de la pluralidad de sensores 21 a 24 de corriente puede medir una corriente que fluye a través de la celda de batería correspondiente (por ejemplo, 11) entre la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería. Por ejemplo, como se muestra en la FIG.1, la pluralidad de sensores 21 a 24 de corriente puede implementarse como sensores Hall, y cada uno de la pluralidad de sensores 21 a 24 de corriente puede posicionarse para detectar una corriente de la celda de batería correspondiente. La FIG. 1 muestra que el número de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería es cuatro, pero la invención no se limita a ello, y el paquete 10 de baterías puede implementarse como una pluralidad de celdas de batería en la que dos o más celdas de batería conectadas en paralelo o dos o más celdas de batería conectadas en serie se conectan en paralelo. El número de la pluralidad de sensores 21 a 24 de corriente se muestra como cuatro, pero la invención no se limita a ello, y puede aumentar o disminuir de acuerdo con el número de la pluralidad de celdas de batería.
[0035] Cada uno (por ejemplo, 21) de la pluralidad de sensores 21 a 24 de corriente puede medir una corriente que fluye por cables conectados a un electrodo negativo de la celda de batería correspondiente (por ejemplo, 11) entre la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería, y transmitir una señal de medición de corriente CS1 correspondiente entre una pluralidad de señales de medición de corriente CS1 a CS4 al BMS 20. La FIG.1 muestra que la pluralidad de sensores 21-24 de corriente están respectivamente posicionados en cables conectados a los electrodos negativos de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería, pero la invención no se limita a ello, y pueden colocarse en los cables conectados a los electrodos positivos de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería.
[0036] Cuando el paquete 10 de baterías es cargado o descargado por el dispositivo externo 2, el BMS 20 puede calcular un valor de resistencia interna de corriente continua (DCIR) de cada una de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería, un factor de idealidad multiparalelo, y una dispersión de DCIR, derivar un intervalo normal de DCIR basándose en el factor de idealidad multiparalelo y la dispersión, y diagnosticar un estado del paquete 10 de baterías a través del intervalo normal.
[0037] Un extremo (por ejemplo, un primer extremo) de cada uno de los relés 30 y 31 está conectado al paquete 10 de batería, y el otro extremo (por ejemplo, un segundo extremo) de cada uno de los relés 30 y 31 está conectado al menos a un componente del dispositivo externo 2. El cierre y la apertura de los relés 30 y 31 se controlan de acuerdo con las señales de control de relé RSC1 y RSC2 suministradas desde el BMS 20.
[0038] El BMS 20 está conectado a ambos extremos del paquete 10 de baterías y obtiene una pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2 medidas desde ambos extremos del paquete 10 de baterías a través de un terminal de entrada. Por ejemplo, la señal de medición de tensión VS1 es una señal que indica la tensión positiva del paquete 10 de baterías, y la señal de medición de tensión VS2 es una señal que indica la tensión negativa del paquete 10 de baterías. La tensión del paquete del paquete 10 de baterías derivada de la pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2 puede ser la misma que la tensión de celda de cada una de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería.
[0039] El BMS 20 obtiene la señal de medición de corriente correspondiente (por ejemplo, CS1) de entre la pluralidad de señales de medición de corriente CS1 a CS4 de cada uno (por ejemplo, 21) de la pluralidad de sensores 21 a 24 de corriente. Por ejemplo, la señal de medición de corriente CS1 es una señal que representa la corriente de la celda 11 de batería.
[0040] La configuración interna del sistema 1 de baterías puede estar formada en una placa.
[0041] La FIG. 2 es un diagrama de bloques que ilustra esquemáticamente una relación de conexión de una configuración detallada de un sistema de gestión de baterías.
[0042] El BMS 20 puede incluir una unidad 201 de cálculo de la resistencia, una unidad 202 de derivación del valor representativo total, una unidad 203 de cálculo del factor de idealidad multiparalelo, una unidad 204 de cálculo de la dispersión, una unidad 205 de establecimiento del límite superior, y una unidad 206 de diagnóstico.
[0043] A continuación en el presente documento, el funcionamiento de cada componente del BMS 20 para diagnosticar el estado del paquete 10 de baterías se describirá secuencialmente de acuerdo con un diagrama de flujo mostrado en la FIG.3.
[0044] La FIG.3 es un diagrama de flujo que ilustra un método de diagnóstico de baterías de acuerdo con una realización. La unidad 201 de cálculo de la resistencia calcula una pluralidad de DCIR respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería a partir de la pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2 y la pluralidad de señales de medición de corriente CS1 a CS4 recibidas del paquete 10 de baterías (S1).
[0045] A continuación en el presente documento, con referencia a la [Ecuación 1], la unidad 201 de cálculo de la resistencia puede calcular la pluralidad de DCIR respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería basándose en unas diferencias de tensión ΔV de ambos lados de cada una de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería y la corriente que fluye a través de cada una de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería.
[0046] [Ecuación 1]
[0049]
[0050] DCIR indica una DCIR [Ω] de cada una de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería. i indica un índice que indica cada celda de batería, y puede ser un número natural igual o superior a 1 e igual o inferior a n. n puede ser el número total (por ejemplo, 4) de una pluralidad de celdas de batería incluidas en el paquete 10 de baterías. I es una corriente de carga o una corriente de descarga [mA] con respecto a la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería. ΔV indica una diferencia de tensión [mV] de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería que se produce de acuerdo con la carga o descarga.
[0051] La diferencia de tensión ΔV puede derivarse mediante un método de derivación de al menos una de una diferencia de tensión ΔV1 antes y después de que el paquete 10 de baterías comience a cargarse mediante un dispositivo de carga y una diferencia de tensión ΔV2 antes y después de que el paquete 10 de baterías termine de descargarse mediante una carga.
[0052] La corriente I puede derivarse mediante un método que consiste en derivar al menos una de una corriente de carga I1 que fluye a través de la celda de batería correspondiente (por ejemplo, 11) entre la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería mientras el paquete 10 de baterías está siendo cargado por el dispositivo de carga y una corriente de descarga I2 que fluye a través de la celda de batería correspondiente (por ejemplo, 11) entre la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería mientras el paquete 10 de baterías está siendo descargado por la carga.
[0053] A continuación en el presente documento, se describirá un proceso en el que la unidad 201 de cálculo de la resistencia calcula la DCIR de una celda de batería con referencia a las FIGS.4 y 5.
[0054] La FIG.4 es un diagrama de forma de onda que ilustra los cambios en una tensión de celda y una corriente de celda de batería que fluyen a través de una celda de batería de acuerdo con la carga de un paquete de baterías.
[0055] La FIG.5 es un diagrama de forma de onda que ilustra los cambios en una tensión de celda y una corriente de celda de batería que fluyen a través de una celda de batería de acuerdo con la descarga de un paquete de baterías. Como se muestra en la FIG.4, las tensiones de celda de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería pueden aumentar por la carga del paquete 10 de baterías. En la FIG.4, el diagrama de forma de onda (a) muestra el comportamiento de la tensión de celda de una (por ejemplo, 11) de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería a lo largo del tiempo, y el diagrama de forma de onda (b) muestra la corriente de celda que fluye a través de la celda 11 de batería a lo largo del tiempo.
[0056] Como se muestra en la FIG.5, las tensiones de celda de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería pueden disminuir debido a la descarga del paquete 10 de baterías. En la FIG. 5, el diagrama de forma de onda (a) muestra el comportamiento de la tensión de celda de una (por ejemplo, 11) de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería a lo largo del tiempo, y el diagrama de forma de onda (b) muestra la corriente de celda que fluye a través de la celda 11 de batería a lo largo del tiempo.
[0057] Cuando el paquete 10 de baterías se carga mediante el dispositivo de carga, la unidad 201 de cálculo de la resistencia puede derivar la diferencia de tensión ΔV1 que indica una variación de la tensión de la celda de batería debido a la carga del paquete 10 de baterías a partir de la pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2.
[0058] Haciendo referencia a la FIG.4, la unidad 201 de cálculo de la resistencia puede estar sincronizada con un tiempo T1 en el que comienza la carga de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería y puede derivar una tensión de celda V1 que indica una diferencia de tensión de ambos extremos de la celda de batería a partir de la pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2. La unidad 201 de cálculo de la resistencia puede estar sincronizada con un tiempo T2 en el que transcurre un periodo de estabilización después de que comience la carga de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería y puede derivar una tensión de celda de batería V2 a partir de la pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2.
[0059] La unidad 201 de cálculo de la resistencia puede calcular una diferencia V2-V1 entre la tensión de celda de batería en el momento T1 y la tensión de celda de batería en el momento T2, y calcular la diferencia de tensión ΔV1 que indica la variación de la tensión de la celda de batería debida a la carga.
[0060] La unidad 201 de cálculo de la resistencia puede derivar una corriente de celda a partir de la señal de medición de corriente correspondiente (por ejemplo, CS1) entre la pluralidad de señales de medición de corriente CS1 a CS4. La magnitud de la corriente de celda (por ejemplo, 11) durante la carga puede controlarse para que sea constante. La unidad 201 de cálculo de la resistencia puede calcular la DCIR de cada una de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería basándose en la diferencia de tensión ΔV1 y la corriente de celda I1. Por ejemplo, la unidad 201 de cálculo de la resistencia puede calcular la DCIR de la celda 11 de batería como ΔV1/I1.
[0061] Como alternativa, cuando el paquete 10 de baterías es descargado por una carga, la unidad 201 de cálculo de la resistencia puede derivar una diferencia de tensión ΔV2 que indica una variación de la tensión de la celda de batería debido a la descarga del paquete 10 de baterías a partir de la pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2.
[0062] Haciendo referencia a la FIG.5, la unidad 201 de cálculo de la resistencia puede estar sincronizada con un tiempo T3 en el que finaliza la descarga de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería y puede derivar una tensión de celda V3 que indica una diferencia de tensión de ambos extremos de la celda de batería a partir de la pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2. La unidad 201 de cálculo de la resistencia puede estar sincronizada con un tiempo T4 en el que transcurre un periodo de estabilización después de que finalice la descarga de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería y puede derivar una tensión de celda V4 a partir de la pluralidad de señales de medición de tensión VS1 y VS2.
[0063] La unidad 201 de cálculo de la resistencia puede calcular una diferencia V4-V3 entre la tensión de celda de batería en el momento T3 y la tensión de celda de batería en el momento T4 y calcular la diferencia de tensión ΔV2 que indica la variación de la tensión de la celda de batería debida a la descarga.
[0064] La unidad 201 de cálculo de la resistencia puede derivar una corriente de celda a partir de la señal de medición de corriente correspondiente (por ejemplo, CS1) entre la pluralidad de señales de medición de corriente CS1 a CS4. La magnitud de la corriente de celda I2 durante la descarga puede controlarse para que sea constante. La unidad 201 de cálculo de la resistencia puede calcular la DCIR de cada una de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería basándose en la diferencia de tensión ΔV2 y la corriente de celda I2. Por ejemplo, la unidad 201 de cálculo de la resistencia puede calcular la DCIR de la celda 11 de batería como ΔV2/I2.
[0065] La unidad 202 de derivación del valor representativo total deriva un valor representativo total de DCIR basándose en una pluralidad de DCIR respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería (S2).
[0066] Como método para derivar el valor representativo total de las DCIR, un método para derivar un valor mediano, un valor promedio, etc. de los valores de DCIR de toda la pluralidad de celdas de batería. A continuación en el presente documento, se describirá que el valor representativo total de las DCIR es el valor mediano de los valores de DCIR respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería.
[0067] La unidad 202 de derivación del valor representativo total alinea los valores de DCIR respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería en el orden de la magnitud de resistencia. Entre los valores de DCIR alineados, puede derivarse un valor central como valor representativo total.
[0068] Por ejemplo, cuando el número de celdas de batería es de 2m (m es un número natural), y cuando los valores de resistencia 2m están alineados en el orden de magnitud, la unidad 202 de derivación del valor representativo puede derivar un valor de resistencia m-ésimo en el orden de alineación como el valor representativo total. Como alternativa, cuando el número de celdas batería es 2m-1 (m es un número natural), y cuando los valores de resistencia 2m-1 están alineados en el orden de magnitud, la unidad 202 de derivación del valor representativo puede derivar el valor de resistencia m-ésimo o un valor de resistencia de orden m-1 en el orden de alineación como el valor representativo total.
[0069] La unidad 203 de cálculo del factor de idealidad multiparalelo calcula un factor de idealidad multiparalelo basándose en un número de conexiones en paralelos del paquete 10 de baterías (S3).
[0070] Un módulo de unidad que constituye el paquete 10 de baterías puede incluir al menos una celda de batería. Cuando el número de celdas de batería en el módulo de unidad es de dos o más, las celdas de batería de un módulo de unidad pueden conectarse en serie. La FIG.1 muestra que el módulo de unidad incluye una celda de batería, pero la invención no está limitada a ello. Es decir, el paquete 10 de baterías puede incluir una pluralidad de módulos de unidad conectados en paralelo, y los módulos de unidad pueden incluir dos o más celdas de batería conectadas en serie, a diferencia de lo mostrado en la FIG.1. A continuación en el presente documento, el número de conexiones paralelas del paquete 10 de baterías puede referirse no sólo al número de una pluralidad de celdas de batería conectadas en paralelo como se muestra en la FIG.1, sino también al número de una pluralidad de módulos de unidad conectados en paralelo que constituyen el paquete de baterías.
[0071] En el ejemplo de la FIG.1, ya que la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería están conectadas en paralelo, el calculador 203 del factor de idealidad multiparalelo puede determinar que el número de conexiones paralelas del paquete 10 de baterías es cuatro.
[0072] A continuación en el presente documento, con referencia a la [Ecuación 2], el calculador 203 del factor de idealidad multiparalelo puede derivar un factor de idealidad multiparalelo basándose en el número de conexiones paralelas del paquete 10 de baterías.
[0073] [Ecuación 2]
[0076] 𝜇 ൌ<𝑃>
[0078] <𝑃 െ 1>
[0079] µ indica el factor de idealidad multiparalelo. P indica el número de conexiones paralelas. Basándose en la [Ecuación 2], cuando P es 1, µ es infinito y, por tanto, el sistema 1 de baterías puede aplicarse cuando el número de conexiones paralelas es dos o más. En el ejemplo de la FIG.1, puesto que el número de conexiones paralelas es cuatro, µ es 4/3 = 1,333.
[0080] La unidad 204 de cálculo de la dispersión calcula la dispersión de las DCIR basándose en la pluralidad de DCIR respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas de batería y el valor representativo total de las DCIR (S4). La dispersión puede calcularse según un método general. Por ejemplo, la unidad 204 de cálculo de la dispersión puede calcular la dispersión basándose en una pluralidad de desviaciones entre todo el valor representativo total de las DCIR y cada una de la pluralidad de DCIR. La unidad 204 de cálculo de la dispersión puede calcular un valor obtenido sumando toda la pluralidad de desviaciones entre el valor representativo total de DCIR y cada una de la pluralidad de DCIR o una raíz media
[0081] la pluralidad de las DCIR y el valor representativo total de las DCIR como la dispersión.
[0082] [Ecuación 3]
[0085]
[0087] d indica la dispersión de las DCIR. A indica la DCIR de la celda de batería. i indica un índice que indica cada celda de batería, y puede ser un número natural igual o superior a 1 e igual o inferior a n. n puede ser el número total de una pluralidad de celdas de batería incluidas en el paquete 10 de baterías. X(A) indica el valor representativo total de A. La unidad 205 de establecimiento del límite superior puede calcular el valor umbral de límite superior del intervalo normal basándose en el valor representativo total de las DCIR, el factor de idealidad multiparalelo, y la dispersión de las DCIR (S5).
[0088] El intervalo normal puede ser un intervalo de DCIR de una celda de batería que se encuentre dentro de un intervalo normalmente operable entre la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería. Se puede considerar que una celda de batería que tenga una DCIR que no esté dentro del intervalo normal se encuentra en una región de detección de anomalías. En una realización, el valor umbral de límite superior puede calcularse usando el valor representativo total de las DCIR y el factor de idealidad multiparalelo, así como la dispersión de las DCIR como factores de determinación, de modo que una parte que pueda no pertenecer a la región de detección de anomalías debido a la dispersión de la pluralidad de DCIR pueda pertenecer a la región de detección de anomalías.
[0089] A continuación en el presente documento, una etapa en la que la unidad 205 de establecimiento del límite superior calcula el valor umbral de límite superior del intervalo normal basándose en la pluralidad representativa total de DCIR puede pertenecer a la región de detección de anomalías.
[0090] A continuación en el presente documento, una etapa en la que la unidad 205 de establecimiento del límite superior calcula el valor umbral de límite superior del intervalo normal basándose en el valor representativo total de las DCIR, el factor de idealidad multiparalelo, y la dispersión de las DCIR se describirán en detalle.
[0091] En primer lugar, la unidad 205 de establecimiento del límite superior puede establecer, como grupo objetivo, celdas de batería que tienen una DCIR que es inferior o igual al valor representativo total de DCIR entre la pluralidad de DCIR respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería.
[0092] La unidad 205 de establecimiento del límite superior puede derivar un valor representativo objetivo de los valores de DCIR de las celdas de batería pertenecientes al grupo objetivo.
[0093] Como método para derivar el valor representativo objetivo, un método para derivar un valor mediano, un valor promedio, etc. de los valores de DCIR de las celdas de batería pertenecientes al grupo objetivo. A continuación en el presente documento, se describirá que el valor representativo objetivo de las DCIR es el valor promedio de los valores de DCIR respectivamente con respecto a las celdas de batería pertenecientes al grupo objetivo.
[0094] A continuación en el presente documento, con referencia a la [Ecuación 4], la unidad 205 de establecimiento del límite superior puede calcular el valor umbral de límite superior multiplicando el valor representativo objetivo derivado como el valor promedio de los valores de DCIR respectivamente con respecto a las celdas de batería pertenecientes al grupo objetivo por una diferencia entre el factor de idealidad multiparalelo y la dispersión.
[0095] [Ecuación 4]
[0096]
[0098] Superior indica el valor umbral de límite superior del intervalo normal. A indica la DCIR de la celda de batería. T(A) indica las DCIR de las celdas de batería pertenecientes al grupo objetivo. X<T>(T(A)) indica el valor representativo objetivo de A. µ indica el factor de idealidad multiparalelo. d indica la dispersión de las DCIR. P indica el número de conexiones paralelas.
[0099] Por ejemplo, X<T>(T(A)) puede ser un valor promedio de las DCIR de las celdas de batería T(A) pertenecientes al grupo objetivo.
[0100] La unidad 206 de diagnóstico puede derivar un intervalo normal basándose en el valor umbral de límite superior y diagnosticar un estado del paquete 10 de baterías de acuerdo con el intervalo normal (S6).
[0101] El intervalo normal puede tener el valor umbral de límite superior calculado.
[0102] Cuando el intervalo normal tiene el valor umbral de límite superior, la unidad 206 de diagnóstico puede derivar un intervalo en el que la DCIR de la celda de batería es igual o inferior al valor umbral de límite superior como intervalo normal. También, la unidad 206 de diagnóstico puede derivar un área en la que el valor de DCIR de la celda de batería supere el umbral de límite superior como región de detección de anomalías.
[0103] La unidad 206 de diagnóstico puede diagnosticar el estado del paquete 10 de baterías distinguiendo si cada una de la pluralidad de celdas 11 a 14 de batería incluidas en el paquete 10 de baterías pertenece al intervalo normal o a la región de detección de anomalías.
[0104] A continuación en el presente documento, se describirá con referencia a las FIGS.6 y 7 una diferencia en la capacidad de detección de anomalías capaz de detectar una celda de batería anormal a través de una región de detección de anomalías de acuerdo con si se aplica el método de diagnóstico de baterías de acuerdo con una realización y el sistema de baterías que aplica el método de diagnóstico de baterías.
[0105] La FIG.6 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un resultado de simulación relativo a la capacidad de detección de anomalías al usar un factor de idealidad multiparalelo que tiene en cuenta la dispersión de acuerdo con una realización.
[0106] La FIG.7 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un resultado de simulación relativo a la capacidad de detección de anomalías de acuerdo con un método que no considera la dispersión como ejemplo comparativo.
[0107] La FIG.6 muestra la capacidad de detección de acuerdo con el número de conexiones paralelas cuando se aplica el método de diagnóstico de baterías de acuerdo con una realización. El eje x indica el número de conexiones paralelas y su unidad es el número. El eje y indica la capacidad de detección, y su unidad es %.
[0108] La FIG.7 muestra la capacidad de detección de acuerdo con el número de conexiones paralelas cuando no se aplica el método de diagnóstico de baterías de acuerdo con una realización. El eje x indica el número de conexiones paralelas y su unidad es el número. El eje y indica la capacidad de detección, y su unidad es %.
[0109] Cuando la dispersión es del 1 %, en la FIG.6, la capacidad de detección se mantiene a un nivel de aproximadamente el 100 % desde el número de conexiones paralelas de 1 a aproximadamente 25 y, a continuación, de acuerdo con un aumento del número de conexiones paralelas, la capacidad de detección disminuye. En la FIG. 7, la capacidad de detección se mantiene a un nivel de aproximadamente el 70 % desde el número de conexiones paralelas de 1 a aproximadamente 25 y, a continuación, de acuerdo con un aumento del número de conexiones paralelas, la capacidad de detección disminuye.
[0110] Con referencia a los resultados de la simulación mostrados en las FIGS.6 y 7, puede observarse que la capacidad de detección de anomalías mejora en la condición en la que se considera un valor de dispersión en el umbral de límite superior del intervalo normal, en comparación con la condición en la que no se tiene en cuenta el valor de dispersión. Aunque las realizaciones de la presente invención se han descrito con detalle anteriormente, el alcance de la presente invención no se limita a las mismas, y diversas modificaciones y mejoras realizadas por las personas normalmente versadas en el campo al que pertenece la presente invención también pertenecen al alcance de la presente invención.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES
1. Un método de diagnóstico de baterías que comprende:
calcular (S1), mediante un sistema de gestión de baterías, BMS, una pluralidad de resistencias internas de corriente continua, DCIR, respectivamente con respecto a una pluralidad de celdas de batería basándose en una pluralidad de tensiones de celda y una pluralidad de corrientes de celda respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas de batería conectadas en paralelo;
derivar (S2), mediante el BMS, un valor representativo total de la pluralidad de DCIR basándose en la pluralidad de DCIR;
calcular (S3), mediante el BMS, un factor de idealidad multiparalelo, µ, basándose en un número de conexiones paralelas, p, siendo el número de conexiones paralelas un número de la pluralidad de celdas de batería conectadas en paralelo y siendo dos o más, donde:
calcular (S4), mediante el BMS, una dispersión de la pluralidad de DCIR basándose en la pluralidad de DCIR y los valores representativos totales de la pluralidad de DCIR;
calcular (S5), mediante el BMS, un valor umbral de límite superior de un intervalo normal basándose en el valor representativo total de la pluralidad de DCIR, el factor de idealidad multiparalelo, y la dispersión de la pluralidad de DCIR, en donde el intervalo normal es el intervalo operable normal de valores de DCIR para la pluralidad de celdas de batería; y
derivar (S6), mediante el BMS, el intervalo normal basándose en el valor umbral de límite superior, y diagnosticar un estado de un paquete de baterías que incluye la pluralidad de celdas de batería de acuerdo con el intervalo normal, en donde:
el cálculo del valor umbral de límite superior incluye:
establecer, mediante el BMS, como grupo objetivo, una pluralidad de primeras celdas de batería que tienen, cada una, una DCIR igual o inferior al valor representativo total de la pluralidad de DCIR entre la pluralidad de celdas de batería;
derivar, mediante el BMS, un valor objetivo representativo de la pluralidad de DCIR de la pluralidad de primeras celdas de batería pertenecientes al grupo objetivo; y
calcular, mediante el BMS, el valor umbral de límite superior del intervalo normal basándose en el valor representativo objetivo, el factor de idealidad multiparalelo, y la dispersión de la pluralidad de DCIR multiplicando el valor representativo objetivo por un valor obtenido restando la dispersión de la pluralidad de DCIR del factor de idealidad multiparalelo.
2. El método de diagnóstico de baterías de la reivindicación 1, en donde:
la derivación (S2) del valor representativo total de la pluralidad de DCIR incluye
derivar, mediante el BMS, un valor mediano de la pluralidad de DCIR como valor representativo total.
3. El método de diagnóstico de baterías de la reivindicación 1, en donde:
la derivación del valor representativo objetivo de la pluralidad de DCIR de la pluralidad de primeras celdas de batería incluye:
derivar, mediante el BMS, un valor promedio de la pluralidad de DCIR de la pluralidad de primeras celdas de batería como valor representativo objetivo.
4. Un sistema (1) de baterías que comprende:
un paquete (10) de baterías que incluye una pluralidad de celdas (11-14) de batería conectadas en paralelo; y un sistema (20) de gestión de baterías, BMS, configurado para calcular una pluralidad de resistencias internas de corriente continua, DCIR, respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas (11-14) de batería basándose en una pluralidad de tensiones de celda y una pluralidad de corrientes de celda respectivamente con respecto a la pluralidad de celdas (11-14) de batería, calcular un valor representativo total de la pluralidad de DCIR, un factor de idealidad multiparalelo, µ, y una dispersión de las DCIR de las celdas de batería basándose en la pluralidad de DCIR y un número de conexiones paralelas, p, que es un número de la pluralidad de celdas de batería conectadas en paralelo y siendo dos o más, donde:
𝜇 ൌ<𝑃>
<𝑃 െ 1>
calcular un valor umbral de límite superior de un intervalo normal basándose en el valor representativo total de las DCIR de las celdas de batería, el factor de idealidad multiparalelo, y la dispersión de las DCIR de las celdas de batería, en donde el intervalo normal es el intervalo operable normal de valores de DCIR para la pluralidad de
celdas de batería;
derivar el intervalo normal basándose en el valor umbral de límite superior, y diagnosticar un estado del paquete de baterías de acuerdo con el intervalo normal, en donde
el sistema (1) BMS incluye una unidad (205) de establecimiento de límite superior, que está configurada para establecer, como grupo objetivo, una pluralidad de primeras celdas de batería que tienen, cada una, una DCIR igual o inferior al valor representativo total de la pluralidad de DCIR entre la pluralidad de celdas de batería, derivar un valor representativo objetivo de la pluralidad de DCIR de la pluralidad de primeras celdas de batería pertenecientes al grupo objetivo, y calcular el valor umbral de límite superior del intervalo normal basándose en el valor representativo objetivo, el factor de idealidad multiparalelo, y la dispersión de la pluralidad de DCIR multiplicando el valor representativo objetivo por un valor obtenido restando la dispersión de la pluralidad de DCIR del factor de idealidad multiparalelo.
5. El sistema (1) de baterías de la reivindicación 4, en donde el BMS incluye:
una unidad (201) de cálculo de la resistencia configurada para calcular la pluralidad de DCIR basándose en la pluralidad de tensiones de celda y la pluralidad de corrientes de celda;
una unidad (202) de derivación del valor representativo total configurada para derivar el valor representativo total de la pluralidad de DCIR basándose en la pluralidad de DCIR;
una unidad (203) de cálculo del factor de idealidad multiparalelo configurada para calcular el factor de idealidad multiparalelo basándose en el número de conexiones paralelas;
una unidad (204) de cálculo de la dispersión configurada para calcular la dispersión de la pluralidad de DCIR basándose en la pluralidad de DCIR y el valor representativo total de la pluralidad de DCIR;
la unidad (205) de establecimiento del límite superior configurada para calcular el valor umbral de límite superior del intervalo normal basándose en el valor representativo total de la pluralidad de DCIR, el factor de idealidad multiparalelo, y la dispersión de la pluralidad de DCIR; y
una unidad (206) de diagnóstico configurada para derivar el intervalo normal basándose en el valor umbral de límite superior, y diagnosticar el estado del paquete de baterías de acuerdo con el intervalo normal.
6. El sistema (1) de baterías de la reivindicación 5, en donde:
la unidad (202) de derivación de valor representativo total está configurada para
derivar un valor mediano de la pluralidad de DCIR como valor representativo total.
7. El sistema (1) de baterías de la reivindicación 4, en donde:
la unidad (205) de establecimiento del límite superior está configurada para
derivar un valor promedio de la pluralidad de DCIR de la pluralidad de primeras celdas de batería como valor representativo objetivo.
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